掃描式光刻方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種掃描式光刻方法，包括步驟：放置步驟：將光刻版和晶圓分別安裝在P-E掃描式光刻機(jī)的掃描架兩側(cè)的光刻版架和晶圓臺上；調(diào)整步驟：調(diào)整掃描架與P-E掃描式光刻機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)的相對位置，使得光學(xué)系統(tǒng)的曝光區(qū)域位于待掃描區(qū)域的居中位置附近；搜尋步驟：在由P-E掃描式光刻機(jī)的上對準(zhǔn)鏡頭和下對準(zhǔn)鏡頭確定的晶圓虛線區(qū)域內(nèi)搜尋光刻版上的第一對準(zhǔn)標(biāo)記和晶圓上的第二對準(zhǔn)標(biāo)記；對準(zhǔn)步驟：分別驅(qū)動(dòng)光刻版架和晶圓臺，使第一對準(zhǔn)標(biāo)記和第二對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)。本發(fā)明所提供的光刻方法可以降低人為誤差、提高對準(zhǔn)精度、進(jìn)而提高產(chǎn)品成品率，還可以提升整批次晶圓的對準(zhǔn)速度、提高產(chǎn)品生產(chǎn)率、延長設(shè)備使用壽命。
【專利說明】掃描式光刻方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光刻領(lǐng)域，特別涉及一種掃描式光刻方法。

【背景技術(shù)】
[0002]光刻是通過對準(zhǔn)、曝光等一系列步驟將光刻版上圖形轉(zhuǎn)移到晶圓上的工藝過程，其中，光刻版和晶圓的對準(zhǔn)精度和對準(zhǔn)速度決定了芯片產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率。
[0003]隨著國內(nèi)芯片加工能力的逐步提升，P-E掃描式光刻機(jī)或類似光刻機(jī)以其價(jià)格低廉、產(chǎn)能較高以及維護(hù)成本較低等優(yōu)勢受到國內(nèi)中小企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的青睞。然而，該類設(shè)備是一種半自動(dòng)設(shè)備，因此在進(jìn)行掃描式光刻時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)人員往往在操作方法和操作習(xí)慣上具有較大的隨意性和自由度，這種非規(guī)則或約束化的方法產(chǎn)生的差異會(huì)直接影響每次的套刻精度，從而影響芯片產(chǎn)品的成品率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題之一，本發(fā)明的目的之一是提供一種掃描式光刻方法，以通過提高對準(zhǔn)精度和對準(zhǔn)速度來提高芯片產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率。
[0005]本發(fā)明所述的掃描式光刻方法，包括以下步驟:
[0006]放置步驟:將光刻版和晶圓分別安裝在P-E掃描式光刻機(jī)的掃描架兩側(cè)的光刻版架和晶圓臺上；
[0007]調(diào)整步驟:調(diào)整所述掃描架與所述P-E掃描式光刻機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)的相對位置，使得所述光學(xué)系統(tǒng)的的曝光區(qū)域位于待掃描區(qū)域的居中位置附近；
[0008]搜尋步驟:在由所述P-E掃描式光刻機(jī)的上對準(zhǔn)鏡頭和下對準(zhǔn)鏡頭確定的晶圓虛線區(qū)域內(nèi)搜尋所述光刻版上的第一對準(zhǔn)標(biāo)記和所述晶圓上的第二對準(zhǔn)標(biāo)記；以及
[0009]對準(zhǔn)步驟:分別驅(qū)動(dòng)所述光刻版架和所述晶圓臺，使所述第一對準(zhǔn)標(biāo)記和所述第二對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)。
[0010]優(yōu)選地，在上述方法中，在所述調(diào)整步驟中，所述光學(xué)系統(tǒng)是固定的，通過調(diào)整所述掃描架的位置來調(diào)整所述掃描架與所述光學(xué)系統(tǒng)的相對位置。
[0011]優(yōu)選地，在上述方法中，所述調(diào)整步驟還包括:調(diào)整所述P-E掃描式光刻機(jī)的上對準(zhǔn)鏡頭和下對準(zhǔn)鏡頭的位置，使兩者之間的距離達(dá)到最大值。
[0012]在通過上述調(diào)整步驟確定的晶圓虛線區(qū)域內(nèi)尋找光刻版和晶圓上的對準(zhǔn)標(biāo)記，不僅可以降低人為誤差，而且還可以降低人與人之間的差異、規(guī)范設(shè)備操作、提高對準(zhǔn)精度，進(jìn)而提聞廣品的成品率。
[0013]優(yōu)選地，在上述方法中，所述對準(zhǔn)步驟包括:先驅(qū)動(dòng)所述光刻版架靠近所述晶圓臺，使所述第一對準(zhǔn)標(biāo)記盡可能地靠近所述第二對準(zhǔn)標(biāo)記，再驅(qū)動(dòng)所述晶圓臺，使所述第二對準(zhǔn)標(biāo)記與所述第一對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)。
[0014]通常，利用P-E掃描式光刻機(jī)或原理類似光刻機(jī)進(jìn)行光刻時(shí)，由于硅片臺的移動(dòng)速度相對光刻版架會(huì)慢很多，所以先移動(dòng)硅片臺來對準(zhǔn)光刻版時(shí)會(huì)花費(fèi)較長時(shí)間，影響產(chǎn)品的生產(chǎn)率。此外，由于晶圓臺的移動(dòng)范圍會(huì)較光刻版臺的移動(dòng)范圍小很多，而且晶圓臺中包含較多的精密驅(qū)動(dòng)及定位器，所以過長的移動(dòng)會(huì)使晶圓臺中的精密器件磨損加重，影響晶圓臺的使用壽命。
[0015]因此，先用光刻版標(biāo)記對準(zhǔn)晶圓標(biāo)記，再用晶圓標(biāo)記精確對準(zhǔn)光刻版標(biāo)記，可以顯著降低設(shè)備磨損，延長設(shè)備使用壽命。此外，發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，利用該方法進(jìn)行對準(zhǔn)時(shí)，還可以提升整批次晶圓的對準(zhǔn)速度、提高產(chǎn)品生產(chǎn)率。
[0016]優(yōu)選地,所述P-E掃描式光刻機(jī)為P-E300系列掃描式光刻機(jī)、P-E320系列掃描式光刻機(jī)或P-E340系列掃描式光刻機(jī)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的P-E掃描式光刻機(jī)的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0019]圖2為圖1所不的P-E掃描式光刻機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0020]圖3為省略鏡組的圖2所示的P-E掃描式光刻機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的晶圓虛線區(qū)域位置示意圖；
[0022]圖5為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的晶圓虛線區(qū)域縱軸居中原理示意圖；和
[0023]圖6為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的光刻版和晶圓對準(zhǔn)過程的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]為便于說明和理解，以下實(shí)施方式的說明中以P-E340型掃描式光刻機(jī)為例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明的實(shí)施方式可以適用于任何類似P-E340型的掃描式光刻機(jī)。
[0025]在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了一種掃描式光刻方法。該方法包括以下步驟:放置步驟:將光刻版2和晶圓I分別安裝在掃描式光刻機(jī)的掃描架兩側(cè)的光刻版架和晶圓臺上；調(diào)整步驟:調(diào)整所述掃描架與所述掃描式光刻機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)的相對位置，使得所述光學(xué)系統(tǒng)的的曝光區(qū)域位于待掃描區(qū)域的居中位置附近；搜尋步驟:在由掃描式光刻機(jī)的上對準(zhǔn)鏡頭和下對準(zhǔn)鏡頭確定的晶圓虛線區(qū)域3內(nèi)搜尋所述光刻版2上的第一對準(zhǔn)標(biāo)記和所述晶圓I上的第二對準(zhǔn)標(biāo)記；以及對準(zhǔn)步驟:分別驅(qū)動(dòng)所述光刻版架和所述晶圓臺，使所述第一對準(zhǔn)標(biāo)記和所述第二對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)。
[0026]下面參照圖1-5,其中，圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的P-E掃描式光刻機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，包括晶圓臺1、光刻版架2、掃描架3、光學(xué)系統(tǒng)4、掃描架平衡組件5、掃描架驅(qū)動(dòng)馬達(dá)6以及驅(qū)動(dòng)模塊7 ;圖2為圖1所示的P-E掃描式光刻機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)4的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，F(xiàn)為掃描方向,8為鏡組；圖3為省略鏡組8的圖2所不的P-E掃描式光刻機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)4的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，P為光線路徑；圖4為晶圓虛線區(qū)域S的位置示意圖；圖5為晶圓虛線區(qū)域S的縱軸居中的原理示意圖，其中S’為損失區(qū)域。此處所述的晶圓虛線區(qū)域S是指操作者通過上下兩個(gè)對準(zhǔn)鏡頭觀察晶圓I’和光刻版2’上的對準(zhǔn)標(biāo)記的區(qū)域，即，在對準(zhǔn)過程中，操作者主要通過觀察該區(qū)域來手動(dòng)調(diào)節(jié)光刻版2’和晶圓I’的位置，使兩者的對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)。
[0027]將光刻版2’和晶圓I’分別安裝在光刻版架2和晶圓臺I后，分別調(diào)整掃描架3和上下兩個(gè)對準(zhǔn)鏡頭的位置。由圖5可知，如果晶圓虛線區(qū)域S的縱軸靠近晶圓I’的左或右側(cè)時(shí)，則對應(yīng)的另一側(cè)的對準(zhǔn)誤差會(huì)加大，而只有當(dāng)其縱軸對準(zhǔn)晶圓I’的居中位置時(shí)，才能保證晶圓I’的左右區(qū)域在對準(zhǔn)時(shí)誤差最小，而這需要通過調(diào)整掃描架3與掃描式光刻機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)4的相對位置來實(shí)現(xiàn)。
[0028]可選地，在調(diào)整步驟中，如圖1所示的光學(xué)系統(tǒng)4是固定的，通過調(diào)整掃描架3的位置來調(diào)整掃描架3與光學(xué)系統(tǒng)4的相對位置。以P-E 340型掃描式光刻機(jī)為例,該設(shè)備的掃描范圍通常為0000-5200，當(dāng)將掃描架3調(diào)整到2450的位置時(shí)，就可以保證曝光區(qū)域位于待掃描區(qū)域的居中位置附近，使晶圓虛線區(qū)域S的對準(zhǔn)縱軸居中。
[0029]此外，當(dāng)兩個(gè)晶圓虛線區(qū)域S太靠近晶圓I’的中央時(shí)，也會(huì)使對準(zhǔn)誤差加大。因此，調(diào)整兩個(gè)上下對準(zhǔn)鏡頭之間的位置，使兩者之間的距離最大，以使兩個(gè)晶圓虛線區(qū)域S位于如圖4所示的位置，減小對準(zhǔn)誤差。此處需要說明的是，兩個(gè)調(diào)整過程，即調(diào)整上下對準(zhǔn)鏡頭的位置和調(diào)整掃描架3的位置，都是通過各自專門的調(diào)整開關(guān)來實(shí)現(xiàn)，因此兩個(gè)過程是相互獨(dú)立的，沒有先后順序。
[0030]確定晶圓虛線區(qū)域S后，操作者可以在該區(qū)域?qū)ふ夜饪贪?’和晶圓I’上的對準(zhǔn)標(biāo)記。由上述可知，在該區(qū)域?qū)ふ覍?zhǔn)標(biāo)記，最能降低人為誤差，提高套刻精度，進(jìn)而提升產(chǎn)品成品率。
[0031]可選地，本發(fā)明提供的掃描式光刻方法的對準(zhǔn)步驟包括:先驅(qū)動(dòng)光刻版架2靠近晶圓臺1，使第一對準(zhǔn)標(biāo)記盡可能地靠近第二對準(zhǔn)標(biāo)記，再驅(qū)動(dòng)晶圓臺1，使第二對準(zhǔn)標(biāo)記與第一對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)。
[0032]P-E掃描式光刻機(jī)的光刻版架2與晶圓臺I相比，移動(dòng)范圍較大。因此，先移動(dòng)光刻版架2，可以保證僅移動(dòng)光刻版架2就能使光刻版架2所處的位置與晶圓臺I的初始位置相近，即使兩者的對準(zhǔn)標(biāo)記同時(shí)出現(xiàn)在視野中。此時(shí)，只要使晶圓臺I移動(dòng)很小的距離就可以使光刻版2’和晶圓I’上的對準(zhǔn)標(biāo)記進(jìn)行對準(zhǔn)了。以光刻一批25片的10mm的晶圓為例，較傳統(tǒng)的方法而言，利用本發(fā)明所述的方法可使晶圓臺移動(dòng)距離縮短90%以上。因此，利用本發(fā)明所述的方法可以明顯降低包含較多的精密驅(qū)動(dòng)及定位器的晶圓臺的磨損，提高其使用壽命。
[0033]此外,在光刻一批25片的10mm的晶圓時(shí),發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn):以傳統(tǒng)的方法進(jìn)行對準(zhǔn)時(shí)，第一個(gè)晶圓的對準(zhǔn)時(shí)間為90秒，其余23片晶圓的對準(zhǔn)時(shí)間均為80秒，則對準(zhǔn)24片晶圓所需要的時(shí)間總和為33.5分；與之相反，利用本發(fā)明的方法進(jìn)行對準(zhǔn)時(shí)，第一個(gè)晶圓的對準(zhǔn)時(shí)間同樣也為90秒，但剩余的23片晶圓的對準(zhǔn)時(shí)間僅均為60秒，24片晶圓總的對準(zhǔn)時(shí)間僅為25.5分。也就是說，利用本發(fā)明所述的方法進(jìn)行光刻時(shí)可以提升整批次的晶圓的對準(zhǔn)速度，使工作效率提升24%左右。這是因?yàn)镻-E掃描式光刻機(jī)的光刻版架較晶圓臺，移動(dòng)速度較快，對準(zhǔn)精度較差，而且每次調(diào)整后除非更換光刻版或設(shè)備重啟時(shí)才會(huì)復(fù)位，而更換晶圓是不會(huì)導(dǎo)致光刻版架變換位置的。
[0034]以上公開的僅為本發(fā)明的一些實(shí)施方式。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范




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【權(quán)利要求】
1.一種掃描式光刻方法，其特征在于，包括以下步驟: 放置步驟:將光刻版和晶圓分別安裝在P-E掃描式光刻機(jī)的掃描架兩側(cè)的光刻版架和晶圓臺上； 調(diào)整步驟:調(diào)整所述掃描架與所述P-E掃描式光刻機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)的相對位置，使得所述光學(xué)系統(tǒng)的曝光區(qū)域位于待掃描區(qū)域的居中位置附近； 搜尋步驟:在由所述P-E掃描式光刻機(jī)的上對準(zhǔn)鏡頭和下對準(zhǔn)鏡頭確定的晶圓虛線區(qū)域內(nèi)搜尋所述光刻版上的第一對準(zhǔn)標(biāo)記和所述晶圓上的第二對準(zhǔn)標(biāo)記；以及 對準(zhǔn)步驟:分別驅(qū)動(dòng)所述光刻版架和所述晶圓臺，使所述第一對準(zhǔn)標(biāo)記和所述第二對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述調(diào)整步驟中，所述光學(xué)系統(tǒng)是固定的，通過調(diào)整所述掃描架的位置來調(diào)整所述掃描架與所述光學(xué)系統(tǒng)的相對位置。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述調(diào)整步驟還包括:調(diào)整所述掃描式光刻機(jī)的上對準(zhǔn)鏡頭和下對準(zhǔn)鏡頭的位置，使兩者之間的距離達(dá)到最大值。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述對準(zhǔn)步驟包括:先驅(qū)動(dòng)所述光刻版架靠近所述晶圓臺，使所述第一對準(zhǔn)標(biāo)記盡可能地靠近所述第二對準(zhǔn)標(biāo)記，再驅(qū)動(dòng)所述晶圓臺，使所述第二對準(zhǔn)標(biāo)記與所述第一對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述P-E掃描式光刻機(jī)為P-E300系列掃描式光刻機(jī)、P-E320系列掃描式光刻機(jī)或P-E340系列掃描式光刻機(jī)。
【文檔編號】G03F9/00GK104391432SQ201410799776
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月18日
【發(fā)明者】王增智, 楊大為 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第四十七研究所